DE102011076752A1

DE102011076752A1 - Abbildende Optik

Info

Publication number: DE102011076752A1
Application number: DE102011076752A
Authority: DE
Inventors: Alexander Wolf
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-06
Also published as: JP2014517349A; EP2715452B1; KR20140043732A; JP6263800B2; KR102092363B1; WO2012163794A1; EP2715452A1; US9377608B2; CN103635859A; US20140071418A1; CN103635859B

Abstract

Eine abbildende Optik (50) dient zur Abbildung eines Objektfeldes (4) in ein Bildfeld (8). Ein Abbildungsstrahlengang (AS) zwischen dem Objektfeld (4) und dem Bildfeld (8) ist unterteilt in eine Mehrzahl von Teil-Abbildungsstrahlengängen (TAS). Die abbildende Optik (50) ist so ausgeführt, dass die Teil-Abbildungsstrahlengänge (TAS) zwischen dem Objektfeld (4) und dem Bildfeld (8) voneinander komplett separiert durch optische Komponenten (M1 bis M6) der abbildenden Optik (50) geführt verlaufen, dner Stelle im Strahlengang zwischen dem Objektfeld (4) und dem Bildfeld (8) gleiche Bereiche bündelführender Oberflächen (20) der abbildenden Optik (50) beaufschlagen. Es resultiert eine abbildende Optik, bei der ein Auflösungsvermögen, insbesondere bei der Herstellung von mikro- bzw. nanostrukturierten Halbleiter-Bauelementen, erhöht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine abbildende Optik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen abbildenden Optik und einer Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung des Objektfeldes, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System und einer Lichtquelle, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils mithilfe einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem derartigen Verfahren.
Abbildende Optiken der eingangs genannten Art sind bekannt aus der US 2010/0231885 A1 und der US 7,414,781 B2 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abbildende Optik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Auflösungsvermögen der abbildenden Optik, insbesondere zur Nutzung bei der Herstellung von mikro- bzw. nanostrukturierten Halbleiter-Bauelementen, erhöht ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Durch die erfindungsgemäße Führung voneinander separierter Teil-Abbildungsstrahlengänge zwischen dem Objektfeld und dem Bildfeld ergibt sich eine gesamte numerische Apertur der abbildenden Optik, insbesondere eine gesamte bildseitige numerische Apertur, die sich aus den numerischen Aperturen von Teil-Optiken zusammensetzt, die jeweils die Teil-Abbildungsstrahlengänge führen. Effektiv ergibt sich hierdurch eine Vergrößerung einer feldseitigen, gesamten numerischen Apertur. Diese gesamte numerische Apertur kann durch die numerischen Aperturen der Teil-Optiken aufgespannt werden, sodass die gesamte numerische Apertur größer sein kann als eine Summe der numerischen Aperturen der Teil-Optiken. Eine Pupille der abbildenden Optiken kann sich aus Teil-Pupillen der Teil-Optiken zusammensetzen, die einander in einer Pupillenebene nicht überlappen. Eine Pupillenobskuration der abbildenden Optik kann geringer sein als 50 %, kann geringer sein als 40 %, kann geringer sein als 35 % und kann insbesondere 31 % betragen. Der Zahlenwert der Pupillenobskuration in Prozent ist definiert als ein Verhältnis der aufgrund der Pupillenobskuration ausgeblendeten Fläche innerhalb einer Pupille relativ zu einer Gesamtfläche der Pupille der abbildenden Optik.
Mindestens zwei voneinander getrennte Teil-Pupillen nach Anspruch 2 ermöglichen einerseits eine getrennte Führung der Teil-Abbildungsstrahlengänge und ergeben zudem eine Beleuchtung aus unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln. Auch mehr als zwei voneinander getrennte Teil-Pupillen sind möglich, beispielsweise drei oder vier voneinander getrennte Teil-Pupillen von die Teil-Abbildungsstrahlengänge führenden Teil-Optiken. Auch eine noch größere Anzahl von Teil-Pupillen, die voneinander getrennt sind, ist möglich, beispielsweise fünf, sechs, sieben, acht oder auch neun Teil-Pupillen.
Eine mehrzählige symmetrische Anordnung der Teil-Pupillen nach Anspruch 3 ist gut an die Symmetrie von typischerweise abzubildenden Objektstrukturen angepasst. Bei der mehrzähligen Symmetrie kann es sich um eine zweizählige, dreizählige, vierzählige oder generell um eine n-zählige Symmetrie handeln.
Eine mehrzählig symmetrische Anordnung von Teil-Optiken, die die abbildende Optik aufbauen, nach Anspruch 4 hat Vorteile, die denen der mehrzählig symmetrisch angeordneten Teil-Pupillen entsprechen.
Eine Spiegelsymmetrie der optischen Komponente nach Anspruch 5 verringert den Herstellungsaufwand der abbildenden Optik.
Eine Halbraum-Trennung der optischen Komponente nach Anspruch 6 erleichtert ein Design der abbildenden Optik. Die Halbraum-Trennebene kann mit der Spiegel-Symmetrie zusammenfallen. Da eine Halbraum-Trennung auch dann erfolgen kann, wenn die Teil-Optiken nicht spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, ist dies nicht zwingend.
Bei einer Anordnung nach Anspruch 7 ist zumindest eine optische Komponente einer der Teil-Optiken in einem Halbraum und zumindest eine andere optische Komponente dieser Teil-Optik im anderen Halbraum angeordnet. Auf diese Weise sind einander durchdringende Designs der Teil-Optiken möglich, was die Design-Freiheitsgrade erhöht.
Bei einer Anordnung nach Anspruch 8 können insbesondere auch reflektierende Objekte, die abgebildet werden, zum Einsatz kommen. Es ist eine schiefe Beleuchtung möglich.
Eine bildseitige numerische Apertur der Teil-Optiken nach Anspruch 9 hat sich als vorteilhaft herausgestellt. Eine bildseitige gesamte numerische Apertur kann dann beispielsweise 0,5 betragen.
Eine katoptrische Ausführung nach Anspruch 10 hat sich als vorteilhaft herausgestellt. Es können z. B. sechs Spiegel pro Teil-Optik eingesetzt sein. Auch eine andere Zahl von Spiegeln, insbesondere eine ungerade Anzahl, ist möglich.
Eine monolithische Ausführung zumindest einer der optischen Komponenten nach Anspruch 11 erhöht die Stabilität der abbildenden Optik.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 12, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Herstellungsverfahrens für ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauelement nach Anspruch 14 und eines strukturierten Bauelements nach Anspruch 15, beispielsweise eines integrierten Halbleiterschaltkreises, beispielsweise eines Speicherchips, entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße abbildende Optik bereits erläutert wurden. Bei der Lichtquelle kann es sich insbesondere um eine EUV-Lichtquelle handeln, was zu einer hohen Strukturauflösung der Projektionsbelichtungsanlage führt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithografie;
2 in einer Seitenansicht (Zeichenebene senkrecht zu einer Objektebene und zu einer Bildebene) eine Ausführung einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage;
3 in einer Aufsicht eine Transmissionsmaske, die bei der Verwendung der Projektionsoptik nach 2 anstelle einer in der 1 gezeigten Reflexionsmaske zur Abbildung genutzt wird;
4 eine Aufsicht auf eine Eintrittspupille der Projektionsoptik nach 2;
5 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik zum Einsatz in der Projektionsbelichtungsanlage anstelle der Projektionsoptik nach 2;
6 in einer zur 4 ähnlichen Darstellung eine Eintrittspupille der Projektionsoptik nach 5;
7 in einer zu 6 ähnlichen Darstellung eine Eintrittspupille einer weiteren Ausführung der Projektionsoptik;
8 in einem Meridionalschnitt eine weitere Ausführung der Projektionsoptik;
9 in einer zu 6 ähnlichen Darstellung eine Eintrittspupille der Projektionsoptik nach 8;
10 in einem Meridionalschnitt eine weitere Ausführung der Projektionsoptik;
11 in einer zu 6 ähnlichen Darstellung eine Eintrittspupille der Projektionsoptik nach 10;
12 in einem Meridionalschnitt eine weitere Ausführung der Projektionsoptik;
13 in einer zu 6 ähnlichen Darstellung eine Eintrittspupille der Projektionsoptik nach 12;
14 in einem Meridionalschnitt eine weitere Ausführung der Projektionsoptik;
15 in einer zu 6 ähnlichen Darstellung eine Eintrittspupille der Projektionsoptik nach 14.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht bzw. Abbildungslicht 3. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm erzeugt. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 13,5 nm oder 6,9 nm handeln. Es kann sich um eine LPP-(Laser Produced Plasma, lasererzeugtes Plasma)Lichtquelle oder um eine GDP-(Gas Discharge Produced Plasma, gasentladungserzeugtes Plasma)Lichtquelle handeln. Auch andere EUV-Wellenlängen sind möglich. Generell sind sogar beliebige Wellenlängen, zum Beispiel sichtbare Wellenlängen oder auch andere Wellenlängen, die in der Mikrolithographie Verwendung finden können und für die geeigneten Laserlichtquellen und/oder LED-Lichtquellen zur Verfügung stehen (beispielsweise 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, 129 nm, 109 nm), für das in der Projektionsbelichtungsanlage 1 geführte Beleuchtungslicht 3 möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 von der Lichtquelle 2 hin zu einem Objektfeld 4 in einer Objektebene 5 dient eine Beleuchtungsoptik 6. Mit einer Projektionsoptik bzw. abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet. Die Beleuchtungsoptik 6 und die Projektionsoptik 7 stellen ein optisches System der Projektionsbelichtungsanlage 1 dar. Für die Projektionsoptik 7 kann eines der in den 2 ff. dargestellten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Die Projektionsoptik 7 nach 1 verkleinert um einen Faktor 8. Auch andere Verkleinerungsmaßstäbe sind möglich, zum Beispiel 4x, 5x oder auch Verkleinerungsmaßstäbe, die größer sind als 8x. Für das Beleuchtungslicht 3 mit EUV-Wellenlänge eignet sich insbesondere ein Abbildungsmaßstab von 8x, da hierdurch ein objektseitiger Einfallswinkel auf einer Reflexionsmaske als Beispiel für ein abzubildendes Retikel 10 klein gehalten werden kann. Das Retikel 10 trägt die mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 abzubildenden Strukturen. Ein Abbildungsmaßstab von 8x führt zudem nicht zur Notwendigkeit, unnötig große Masken einzusetzen. Die Bildebene 9 ist bei der Projektionsoptik 7 in den Ausführungen nach den 2 ff. parallel zur Objektebene 5 angeordnet. Abgebildet wird hierbei ein mit dem Objektfeld 4 zusammenfallender Ausschnitt der Reflexionsmaske 10, die auch als Retikel bezeichnet wird. Die Reflexionsmaske 10 wird von einem Retikel- bzw. Maskenhalter 11 getragen.
Die Abbildung durch die Projektionsoptik 7 erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 12 in Form eines Wafers, der von einem Substrat- bzw. Waferhalter 13 getragen wird. In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 14 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 12 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 15 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Eine bildfeldseitige numerische Apertur der Projektionsoptik 7 in der Ausführung nach 2 kann 0,4 betragen oder noch größer sein. Dies ist in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben.
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie der verschiedenen Ausführungen der Projektionsoptik 7 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft nach rechts und die z-Richtung nach unten.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 12 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 12 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 12 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich.
Konkrete Beispiele zur Ausgestaltung der Projektionsoptik 7 werden nachfolgend noch anhand der 8 ff. und insbesondere anhand der 12 und 13 erläutert werden.
Anstelle einer Reflexionsmaske wie beim Retikel 10 der Ausführung nach 1 kann als Retikel 10 auch eine Transmissionsmaske in Form einer Phasenmaske eingesetzt werden, die in der 2 in einer Aufsicht dargestellt ist.
Zur Abbildung der Phasenmaske 16 ist in der 2 eine Projektionsoptik 17 dargestellt, die anstelle der Projektionsoptik 7 der Anordnung nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung nach 1 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Projektionsoptik 17 bildet das Objektfeld 4 in das Bildfeld 8 mit einem Abbildungsmaßstab von 1x ab.
Die Projektionsoptik 17 weist zwei Planspiegel 18, 19 auf, deren Reflexionsflächen 20 einander zugewandt sind und parallel zueinander jeweils in einer Ebene parallel zur yz-Ebene verlaufen. Die Projektionsoptik 17 ist nach Art eines Mach-Zender-Interferrometers aufgebaut. Die Spiegel 18, 19 stellen Teil-Optiken der Projektionsoptik 17 dar.
Die Phasenmaske 16 hat parallel zur y-Richtung verlaufende Linienstrukturen 21. Die Beleuchtungsoptik 6 zur Beleuchtung der Phasenmaske 16 ist so ausgeführt, dass das Beleuchtungslicht 3 kollimiert auf die Phasenmaske 16 auftrifft. Aufgrund der linienhaften Strukturierung der Phasenmaske 16 ergibt sich eine Beugung des Beleuchtungslichts 3. Der Pitch der Linienstrukturen 21 ist auf eine Wellenlänge des Beleuchtungslichts 3 so abgestimmt, dass das Beleuchtungslicht 3, welches in der z-Richtung auf die Phasenmaske 16 auftrifft, aufgeteilt wird in eine –1. Beugungsordnung 22 und in eine +1. Beugungsordnung 23. Die an der Phasenmaske 16 gebeugten Strahlen des Beleuchtungslichts 3 der –1. Beugungsordnung 22 einerseits und der +1. Beugungsordnung 23 andererseits verlassen die Phasenmaske 16 alle unter exakt dem gleichen –1. bzw. +1. Beugungswinkel und treten unter diesem –1. bzw. +1. Beugungswinkel in die Projektionsoptik 17 ein. Eine Eintrittspupille 24, die in einer Aufsicht in der 4 dargestellt ist, wird vom Beleuchtungslicht 3 daher an exakt zwei diskreten Pupillenorten 25 und 26 durchtreten. Der Pupillenort 25 repräsentiert dabei den Beleuchtungswinkel der –1. Beugungsordnung 22. Der Pupillenort 26 repräsentiert den Beleuchtungswinkel der +1. Beugungsordnung 23.
Die beiden Beugungsordnungen 22, 23 stellen Teil-Abbildungsstrahlengänge eines gesamten Abbildungsstrahlengangs 27 des Beleuchtungslichts 3 in der Beleuchtungsoptik 17 zwischen dem Objektfeld 4 und dem Bildfeld 8 dar. Die beiden Teil-Abbildungsstrahlengänge 22, 23 verlaufen zwischen dem Objektfeld 4 und dem Bildfeld 8 voneinander komplett separiert durch die optischen Komponenten der Projektionsoptik 17, also durch die Planspiegel 18, 19 geführt. Die –1. Beugungsordnung 22 wird ausschließlich vom in der 2 rechten Planspiegel 19 reflektiert. Die +1. Beugungsordnung 23 wird ausschließlich vom in der 2 linken Planspiegel 18 reflektiert. An keiner Stelle im Abbildungsstrahlengang 27 zwischen dem Objektfeld 4 und dem Bildfeld 8 beaufschlagen die beiden Teil-Abbildungsstrahlengänge 22, 23 gleiche Bereiche bündelführender Oberflächen der Projektionsoptik 17, also gleiche Bereiche auf den Reflexionsflächen 20 der Planspiegel 18, 19.
Der in der 4 mit NA bezeichnete Durchmesser der Eintrittspupille 24 repräsentiert eine effektive numerische Apertur der Projektionsoptik 17. Aufgrund des Abbildungsmaßstabes von 1x ist die objektseitige numerische Apertur NA genauso groß wie die bildseitige numerische Apertur NA. Ein Durchmesser SNA der Pupillenorte 25, 26 repräsentiert eine Subapertur der Beugungsordnungen 22, 23. Im Idealfall einer perfekt kollimierten Beleuchtung der Phasenmaske 16 beträgt die Subapertur SNA praktisch Null. Generell gilt: SNA << NA. Für das Verhältnis kann beispielsweise gelten 2 < NA/SNA < 100.
Mit der sehr einfach aufgebauten Projektionsoptik 17 lässt sich eine sehr hohe effektive NA und damit ein entsprechend hohes Auflösungsvermögen realisieren, was zur Projektions-Abbildung auch sehr kleiner Strukturen, also feiner Linienstrukturen 21, genutzt werden kann.
Anhand der 5 und 6 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 28 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 17 nach 2 zum Einsatz kommen kann. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Projektionsoptik 28 setzt keine perfekt oder nahezu perfekt kollimierte Beleuchtung voraus. Die Projektionsoptik 28 umfasst insgesamt vier Teil-Objektive, von denen in der längs einer xz-Mittelebene geschnittenen Darstellung nach 5 zwei Teil-Objektive, nämlich die Teil-Objektive 29 und 30, dargestellt sind. Ein gesamter Abbildungsstrahlengang der Projektionsoptik 28 ist mit AS bezeichnet. Ein lediglich durch eines der Teil-Objektive geführter Abbildungs-Strahlengang ist mit TAS bezeichnet.
Eine im Wesentlichen in der xz-Ebene oder benachbart hierzu verlaufende erste Beugungsordnung 31 stellt einen Teil-Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektfeld 4 und dem Bildfeld 8 dar, der vom Teil-Objektiv 29 geführt ist.
Eine im Wesentlichen in der xz-Ebene oder benachbart hierzu verlaufende –1. Beugungsordnung 31a stellt einen Teil-Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektfeld 4 und dem Bildfeld 8 dar, der vom Teil-Objektiv 30 geführt ist.
6 zeigt eine Eintrittspupille 32 der Projektionsoptik 28. Innerhalb eines Durchmessers der Eintrittspupille 32, also innerhalb der effektiven numerischen Apertur NA, sind in vier Quadranten Teil-Pupillen 33 bis 36 angeordnet. Die Teil-Pupille 33, angeordnet im in der 6 linken Quadranten der Eintrittspupille 32, ist der ersten Beugungsordnung 31 zugeordnet. Die Teil-Pupille 34, angeordnet im in der 6 rechten Quadranten, ist der –1. Beugungsordnung 31a zugeordnet. Entsprechend sind die beiden weiteren Teil-Pupillen 35, 36, die in dem in der Fig. oberen bzw. unteren Quadranten angeordnet sind, den +/–1. Beugungsordnungen der beiden weiteren, nicht dargestellten Teil-Objektive zugeordnet, die in der yz-Ebene abgelenkt werden.
Die Teil-Pupillen 33 bis 36 sind jeweils kreisförmig berandet. Die Teil-Pupillen 33 bis 36 haben jeweils in der Eintrittspupille 32 den gleichen Durchmesser SNA. Bei der Ausführung nach 6 gilt: SNA = NA/(1 + √2).
Die Teil-Pupillen 33 bis 36 sind in der Eintrittspupille 32 vollkommen getrennt voneinander, überlappen also nicht. Außerhalb der vier Teil-Pupillen 33 bis 36 liegt in der Eintrittspupille 32 eine Obskurationsfläche 37 vor, die nicht für den Durchtritt von Abbildungslicht benutzt wird. Die Projektionsoptik 28 hat eine Pupillenobskuration von 31 %. Die Pupillenobskuration stellt dabei das Verhältnis der Obskurationsfläche 37, also der aufgrund einer Pupillenobskuration ausgeblendeten Fläche innerhalb der Eintrittspupille 32, relativ zur Gesamtfläche der Eintrittspupille 32 dar.
Die Teil-Pupillen 33 bis 36 sind in einer von der Eintrittspupille 32 vorgegebenen Pupillenebene, die parallel zur xy-Ebene verläuft, in vierzähliger Symmetrie um eine zentrale optische Achse oA angeordnet. Die optische Achse oA verläuft senkrecht zur Pupillenebene der Eintrittspupille 32. Die optische Achse oA verläuft senkrecht zur Objektebene 5. Die optische Achse oA verläuft senkrecht zur Bildebene 9.
Entsprechend der mehrzähligen Symmetrie der Anordnung der Teil-Pupillen 33 bis 36 um die optische Achse oA sind auch die Teil-Objektive 29, 30 sowie die beiden weiteren, in der 5 nicht dargestellten Teil-Objektive der Projektionsoptik 28 mehrzählig symmetrisch um die optische Achse oA angeordnet. Die Teil-Optiken der Projektionsoptik 28, also beispielsweise die Teil-Optiken 29 und 30, gehen durch Spiegelung um eine Spiegel-Symmetrieebene SE, in der die optische Achse oA verläuft, ineinander über. Die Spiegel-Symmetrieebene SE verläuft im Falle der beiden Teil-Optiken 29, 30 senkrecht zur Bildebene der 5, ist also eine zur yz-Ebene parallele Ebene. Eine weitere Spiegel-Symmetrieebene für die beiden anderen, nicht dargestellten Teil-Objektive der Projektionsoptik 28 fällt mit der Zeichenebene der 5 zusammen.
Die optischen Komponenten der beiden Teil-Optiken 29, 30 verlaufen vollständig in jeweils einem von zwei Halbräumen 38, 39, die durch eine Halbraum-Trennebene HT, in der die optische Achse oA verläuft, voneinander getrennt sind. Bei der Ausführung nach 5 fällt die Halbraum-Trennebene HT mit der Spiegel-Symmetrieebene SE zusammen.
Die Teil-Pupillen 33 bis 36 sind so angeordnet, dass auf der Phasenmaske 16 in x-Richtung und/oder in y-Richtung verlaufende Strukturen bevorzugt und mit guter, hoch auflösender Abbildungsqualität mit der Projektionsoptik 28 abgebildet werden können.
7 zeigt in einer zu 6 ähnlichen Darstellung eine Eintrittspupille 40 einer weiteren Ausführung einer ansonsten nicht dargestellten Projektionsoptik mit insgesamt neun Teil-Pupillen 41 bis 49. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungen nach den 1 bis 6 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Teil-Pupille 41 liegt zentral in der Eintrittspupille 40 und hat einen Durchmesser SNA1 in der Eintrittspupille 40. Die vier weiteren Teil-Pupillen 42 bis 45 sind vergleichbar wie die Teil-Pupillen 33 bis 36 der Ausführung nach den 5 und 6 in den vier Quadranten der Eintrittspupille 40 angeordnet. Auch die Teil-Pupillen 42 bis 45 haben den Durchmesser SNA1 in der Eintrittspupille 40. Ein Verhältnis SNA1/NA ist bei der Anordnung nach 7 kleiner als bei derjenigen nach 6. Jeweils in Umfangsrichtung zwischen benachbarten der Teil-Pupillen 42 bis 45 liegen in der Eintrittspupille 40 die restlichen vier Teil-Pupillen 46 bis 49, die in der Eintrittspupille 40 einen Durchmesser von SNA2 haben. Es gilt SNA1 > SNA2. Auch die Teil-Pupillen 41 bis 49 überlappen nicht in der Eintrittspupille 40. Alle Teil-Pupillen 41 bis 49 sind räumlich voneinander getrennt.
Die Teil-Pupillen 42 bis 49 sind so in die Eintrittspupille 40 eingeschrieben, dass die Umfangslinien um die Teil-Pupillen 42 bis 49 die Umfangslinie um die besagte Eintrittspupille 40 berühren.
Mit einer Konfiguration einer Projektionsoptik mit Teil-Objektiven bzw. Teil-Optiken, die die Teil-Pupillen 41 bis 49 aufweisen, lassen sich auch kompliziertere Strukturen auf dem Retikel, also der Reflexionsmaske 10 und/oder der Phasenmaske 16, abbilden.
Auch die Teil-Optiken, denen die Teil-Pupillen 41 bis 49 zugeordnet sind, sind räumlich voneinander getrennt.
Anhand der 8 und 9 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 50 beschrieben, die anstelle der Projektionsoptiken 7, 17 und 28 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert. Die Projektionsoptik 50 hat insgesamt, vergleichbar zur Projektionsoptik 28 nach 5, vier Teil-Objektive bzw. Teil-Optiken, von denen in der 8 zwei Teil-Objektive 51, 52 dargestellt sind. Die Projektionsoptik 50 ist insgesamt als reine Spiegeloptik, also als katoptrische Optik, ausgeführt. Die Spiegel M1 bis M6 der Teil-Objektive 51, 52 sind in der Reihenfolge ihrer Reflexion des Abbildungslichts 3 ab dem Objektfeld 4 durchnummeriert.
Vergleichbar zu den Teil-Objektiven 29, 30 der Projektionsoptik 28 sind auch die Teil-Objektive 51, 52 spiegelsymmetrisch zur Spiegel-Symmetrieebene SE und durch die Halbraum-Trennebene HT voneinander getrennt. Entsprechendes gilt für die beiden in der 8 nicht dargestellten Teil-Objektive der Projektionsoptik 50.
Das Teil-Objektiv 51 entspricht hinsichtlich des optischen Designs derjenigen abbildenden Optik, die in der 12 der US 7,414,781 B2 gezeigt ist.
Die Anordnung der Teil-Pupillen in der Eintrittspupille entspricht bei der Projektionsoptik 50 derjenigen der Projektionsoptik 28. 9 zeigt nochmals die Anordnung dieser Teil-Pupillen für die Projektionsoptik 50. Die Teil-Pupille 33 entspricht der Eintrittspupille des Teil-Objektivs 51. Die Teil-Pupille 34 entspricht der Eintrittspupille des Teil-Objektivs 52. Entsprechend aufgebaut und in +/–y-Richtung beabstandet von der xz-Ebene (Zeichenebene der 8) sind die jeweiligen Spiegel M1 bis M6 der beiden weiteren, in der 8 nicht dargestellten Teil-Objektive mit den Teil-Pupillen 35 und 36 nach 9 angeordnet. Für diese beiden nicht dargestellten Teil-Objektive stellt die Zeichenebene nach 8 einerseits die Spiegel-Symmetriebene und andererseits die Halbraum-Trennebene dar. Diese weiteren Teil-Objektive sind genauso aufgebaut wie die Teil-Objektive 51, 52.
Die Teil-Objektive 51, 52 haben im jeweiligen Teil-Abbildungsstrahlengang zwischen den Spiegeln M4 und M5 jeweils ein Zwischenbild ZB. Die beiden Zwischenbilder ZB der Teil-Objektive 51, 52 sind vollständig voneinander räumlich getrennt angeordnet.
Anhand der 10 und 11 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 53 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 50 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 und insbesondere unter Bezugnahme auf die 8 und 9 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Im Unterschied zur vollständig durch die Halbraum-Trennebene HT voneinander getrennten Anordnung der Teil-Objektive 51, 52 der Projektionsoptik 50 ist die Anordnung von Teil-Objektiven 54, 55 der Projektionsoptik 53 so, dass die Spiegel M1 bis M4 der Teil-Objektive 54, 55 jeweils in einem der beiden Halbräume 38, 39 angeordnet sind, während die Spiegel M5, M6 im anderen der beiden Halbräume 38, 39 angeordnet sind. Bei dem Teil-Objektiv 54 sind die Spiegel M1 bis M4 im Halbraum 38 und die Spiegel M5 und M6 im Halbraum 39 angeordnet. Beim Teil-Objektiv 55 sind die Spiegel M1 bis M4 im Halbraum 39 und die Spiegel M5 und M6 im Halbraum 38 angeordnet. Die Teil-Objektive 54, 55 haben also einander durchdringende Designs. Trotz dieser Anordnung in beiden Halbräumen gehen die beiden Teil-Objektive 54, 55 durch Spiegelung um die Spiegel-Symmetrieebene SE ineinander über.
Entsprechend angeordnet mit in zwei durch die Zeichenebene der 10 voneinander getrennten Halbräumen verteilt angeordneten Spiegeln M1 bis M6 sind die beiden weiteren, in der 10 nicht dargestellten Teil-Objektive, die zu den Teil-Pupillen 35 und 36 nach 11 gehören.
Anhand der 12 und 13 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 56 beschrieben. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Im Unterschied beispielsweise zu den Darstellungen nach den 8 und 10 ist in der 12 ein parallel zu der yz-Ebene geführter Meridionalschnitt dargestellt.
Ein Teil-Objektiv 57 der Projektionsoptik 56 gehört zur Teil-Pupille 35 nach 13. Ein Teil-Objektiv 58 gehört zur Teil-Pupille 36 nach 13. Derjenige Teil-Abbildungsstrahlengang des Teil-Objektivs 57, der also zur Teil-Pupille 35 gehört, hat einen Hauptstrahl HS1, der von einem zentralen Punkt des Objektfeldes 4, also von einem zentralen Objektfeldpunkt, ausgeht. Entsprechend hat das Teil-Objektiv 58 einen, ebenfalls vom zentralen Objektfeldpunkt ausgehenden Hauptstrahl HS2. Die beiden Hauptstrahlen HS1, HS2 der beiden Teil-Objektive 57, 58 verlaufen in der yz-Ebene, also in einer Ebene, die senkrecht zur parallel zur xz-Ebene verlaufenden Haupt-Trennebene HT zwischen den beiden Halbräumen 38. 39 verläuft. Beide Hauptstrahlen HS1, HS2 verlaufen, ausgehend vom Objektfeld 4, im gleichen Halbraum 38. Dies unterscheidet die Projektionsoptik 56 beispielsweise von den Projektionsoptiken 50, 53, wo die von dem zentralen Objektfeldpunkt ausgehenden Hauptstrahlen der beiden jeweils zueinander spiegelsymmetrischen Teil-Optiken in verschiedenen Halbräumen 38, 39 verlaufen.
Der Verlauf der beiden Hauptstrahlen HS1, HS2 der Projektionsoptik 56 ausgehend vom gleichen Halbraum ermöglicht den Einsatz einer Reflexionsmaske 10, die dann von der Projektionsoptik 56 abgebildet wird. Ein Beleuchtungsstrahlengang BS für die Beleuchtung eines solchen reflektierenden Retikels 10 ist in der 12 durch einen Pfeil angedeutet. Eine solche Beleuchtung, die unter einem Winkel zur optischen Achse oA auf das Objektfeld 4 auftrifft, wird auch als schiefe Beleuchtung bezeichnet. Diese ist definiert dadurch, dass das Zentrum einer Beleuchtungs-Pupille nicht auf der optischen Achse oA der Projektionsoptik 56 liegt. Dies verdeutlicht die Koordinaten-Darstellung der Eintrittspupille 32 in der 13. Die optische Achse durchstößt eine Pupillenebene, in der die Eintrittspupille 32 liegt, bei der Koordinate (0,0). Ein Zentrum der Eintrittspupille 32 liegt bei den Koordinaten (0,NA/2).
Die beiden Teil-Objektive 57, 58 gehen nicht durch Spiegelung an einer die optische Achse enthaltenden Ebene, die senkrecht auf der Zeichenebene der 12 liegt, ineinander über. Zwischen dem Objektfeld 4 und einem ersten Normal Incidence Spiegel M1 hat das Teil-Objektiv 58 einen Grazing Incidence Spiegel GI, also einen Spiegel für streifenden Einfall. Ein Normal Incidence Spiegel ist für die Zwecke dieser Anmeldung ein Spiegel mit einem Einfallwinkel von höchstens 30°. Ein Grazing Incidence Spiegel ist ein Spiegel mit einem Einfallswinkel, der mindestens 60° beträgt.
Neben dem Grazing Incidence Spiegel GI hat das Teil-Objektiv 58 im weiteren Verlauf des Teil-Abbildungsstrahlengangs sechs Spiegel M1 bis M6. Das Teil-Objektiv 57 hat zwischen dem Objektfeld 4 und dem Bildfeld 8 sechs Spiegel M1 bis M6. Die beiden Teil-Objektive 57, 58 haben also eine unterschiedliche Anzahl von Spiegeln.
Anhand der 14 und 15 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 59 beschrieben, die anstelle der vorstehend erläuterten Projektionsoptiken um Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 13 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Im Unterschied zur Projektionsoptik 50 nach 8 hat die Projektionsoptik 59 anstelle der voneinander getrennt ausgeführten Spiegel M6 der beiden Teil-Objektive 51, 52 eine monolitisch ausgeführte Spiegel-Komponente 60. Diese hat zwei voneinander separierte Bündelführungsbereiche 61, 62 zur reflektierenden Führung jeweils des Abbildungslichts einerseits des Teil-Objektivs 51 und andererseits des Teil-Objektivs 52 der Projektionsoptik 59, also zur Führung jeweils eines Teil-Abbildungsstrahlenganges der Projektionsoptik 59, geführt über die beiden Teil-Objektive 51, 52.
Die monolithische Spiegel-Komponente 60 kann insgesamt sogar vier voneinander separierte Bündelführungsbereiche zur Führung der Teil-Abbildungsstrahlengänge aufweisen, die den Teil-Pupillen 33 bis 36 der Projektionsoptik 59 zugeordnet sind. Die beiden weiteren Bündelführungsbereiche dieser zusätzlichen und in der 14 nicht dargestellten Teil-Objektive sind in +/–/y-Richtung von der Zeichenebene der 14 beabstandet angeordnet und gehören zu den beiden in der 14 nicht dargestellten Teil-Objektiven der Projektionsoptik 59.
Zur Herstellung eines strukturierten Bauteils, also beispielsweise eines Halbleiter-Bauelements in Form eines integrierten Schaltkreises, z. B. in Form eines Speicherchips, werden zunächst das Retikel 10 und der Wafer 12 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 10 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 12 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwickeln der lichtempfindlichen Schicht wird dann auf dem Wafer 12 eine Mikro- bzw. Nanostruktur erzeugt. Aufgrund der Führung des Abbildungslichts 3 über die voneinander getrennt verlaufenden Teil-Abbildungsstrahlengänge ist eine Abbildung des Objektfeldes mit hoher numerischer Apertur und damit entsprechend hoher Strukturauflösung gewährleistet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0231885 A1 [0002]
US 7414781 B2 [0002, 0065]

Claims

Abbildende Optik (7; 17; 28; 50; 53; 56; 59) zur Abbildung eines Objektfeldes (4) in ein Bildfeld (8), – wobei ein Abbildungsstrahlengang (27; AS) zwischen dem Objektfeld (4) und dem Bildfeld (8) unterteilt ist in eine Mehrzahl von Teil-Abbildungsstrahlengängen (22, 23; TAS), – wobei die abbildende Optik (7; 17; 28; 50; 53; 56; 59) so ausgeführt ist, dass die Teil-Abbildungsstrahlengänge (22, 23; TAS) zwischen dem Objektfeld (4) und dem Bildfeld (8) voneinander komplett separiert durch optische Komponenten (18, 19; M1 bis M6; GI, M1 bis M6) der abbildenden Optik (7; 17; 28; 50; 53; 56; 59) geführt verlaufen, die Teil-Abbildungsstrahlengänge (22, 23, TAS) also an keiner Stelle im Strahlengang zwischen dem Objektfeld (4) und dem Bildfeld (8) gleiche Bereiche bündelführender Oberflächen (20) der abbildenden Optik (7; 17; 28; 50; 53; 56; 59) beaufschlagen.
Abbildende Optik nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei voneinander getrennte Teil-Pupillen (33 bis 36; 41 bis 49) von Teil-Optiken (29, 30; 51, 52; 54, 55; 57, 58), die die Teil-Abbildungsstrahlengänge (22, 23; TAS) führen.
Abbildende Optik nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Pupillen (33 bis 36; 41 bis 49) von den die Teil-Abbildungsstrahlengänge (TAS) führenden Teil-Optiken (29, 30; 51, 52; 54, 55; 57, 58) der abbildenden Optik in einer Pupille (32; 40) der abbildenden Optik in mehrzähliger Symmetrie um eine zentrale optische Achse (oA), die senkrecht zur Pupille (32; 40) verläuft, angeordnet sind.
Abbildende Optik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Optiken (29, 30; 51, 52; 54, 55; 57, 58) in mehrzähliger Symmetrie um die optische Achse (oA) angeordnet sind.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Komponenten (18, 19; M1 bis M6) der abbildenden Optik durch Spiegelung um eine Spiegel-Symmetrieebene (SE), in der die optische Achse (oA) verläuft, ineinander übergehen.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Komponenten (18, 19; M1 bis M6) zweier Teil-Optiken (18, 19; 29, 30; 51, 52) vollständig in jeweils einem von zwei Halbräumen (38, 39) angeordnet sind, die durch eine Halbraum-Trennebene (HT), in der die optische Achse (oA) verläuft, voneinander getrennt sind.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Komponenten (M1 bis M6; GI, M1 bis M6) zumindest einer der Teil-Optiken (53, 54; 57, 58) in beiden Halbräumen (38, 39) verteilt angeordnet sind, die durch die Halbraum-Trennebene (HT) voneinander getrennt sind.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass objektseitig die Teil-Abbildungsstrahlengänge (TAS) von mindestens zwei Teil-Optiken (57, 58) der abbildenden Optik (56) Hauptstrahlen (HS1, HS2) aufweisen, – die von einem zentralen Objektfeldpunkt ausgehen, – die in einer Meridionalebene (yz) verlaufen, die senkrecht zu einer Halbraum-Trennebene (HT) verläuft, – die im gleichen Halbraum (38) verlaufen.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Teil-Optiken (29, 30; 51, 52; 54, 55; 57, 58) eine bildseitige numerische Apertur von 0,2 hat.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die abbildende Optik als katoptrische Optik ausgeführt ist.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der optischen Komponenten (60) monolithisch ausgeführt ist und mindestens zwei voneinander separierte Bündelführungsbereiche (61, 62) zur Führung jeweils eines Teil-Abbildungsstrahlengangs (TAS) aufweist.
Optisches System – mit einer Beleuchtungsoptik (6) zur Beleuchtung des Objektfeldes (4), – mit einer abbildenden Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Projektionsbelichtungsanlage (1) – mit einem optischen System nach Anspruch 12, – mit einer Lichtquelle (2), – mit einem Objekthalter (11), – mit einem Bildhalter (13).
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (10) und eines Wafers (12), – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (10) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (12) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, – Erzeugen einer Mikro- bzw. Nanostruktur auf dem Wafer (12).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 14.